3. 万有引力定律的应用教学设计(第一课时)

《万有引力定律的应用》教学设计

涂超

（自贡市第一中学校 四川 自贡 643000）

一、教学内容

本节课的内容是教科版必修2第三章《万有引力定律》的第三节《万有引力定律的应用》。主要内容是利用万有引力定律预测未知天体、测量天体的质量、计算天体的平均密度。

二、学生分析

学生已经学习了万有引力定律，并能初步利用万有引力定律的公式进行一些计算，但学生推理和运算能力较差，加上本章公式运用较为灵活，因此学生对此有一定的畏难心理。

三、设计思想

针对本节课和学生的特点，本节课采用的模式可以用下图表示：

新课引入，让学生 预习课本和导学案

本课采用学生交流互动为主导，教师作为学习的辅助者的课堂教学模式。希望能借此调动学生自主学习探究的主观能动性，从而提高学生的科学素养和探究精神。

四、知识目标

1.会利用万有引力定律计算天体的质量。

2.会利用万有引力定律计算中心天体的密度。

五、情感、态度与价值观：

1．了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用，感受科学定律的巨大魅力。

2．体会科学探索中，理论和实践的关系。

3．体验自然科学中的人文精神。

六、能力目标

培养学生对万有引力定律的理解和利用有限的已知条件进行近似计算的能力。七、教学重点

1.利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法2.发现海王星和冥王星的科学案例

3.利用万有引力定律计算中心天体密度的思路和方法

- 1 - [来源:学科网[来源:学科网ZXXK][来源学科网ZXXK]学生以小组为单位完成导学案的讨论1和讨论2的问题

师生课堂交互活动，老师提问完成讨论1和讨论2的问题

引入万有引力在天文学方面的应用

1.预言彗星的回归

2.预言未知天体

老师引导分析万有引力的第二个应用

1.计算天体的质量

2.计算天体的平均密度

课堂训练

八、教学难点

计算天体质量

九、教学过程

教教学内容

学环节

活动

时间

（分钟）

教师活动

上一节课我们知道牛顿站在巨人的肩膀上发现了万有引力定律，那么万有引力定律在天文学方面有什么作用？如何根据万有引力计算天体的质量新

课引入

5 和平均密度？

让学生预习课本，并结合导学案将上面的相应内容完成。

凝听

思考

学生自主学习

教学活动

学生

活动

学生以小组为单位4 完成导学案上讨论1和讨论2的问题

老师提问

讨论1：

1.物体做匀速圆周运动的向心力公式是什么？

（分别写出向心力与线速度、角速度、周期的关系式）

2.行星绕中心天体实际做什么运动？而我们通常认为它做的什么运动？

3.万有引力定律的内容及数学表达式。

4.行星绕中心天体做匀速圆周向心力的来源？

学生汇报回答

阅读投影内容

检查学生讨论效果

规范思路

启发提示培养交流合作精神

设计意图

让学生知道本节课要学习的知识

凝听

教学活动

学生

活动

激发学生的学习兴趣和探索精神

设计意图

教师巡视，辅导

教教学内容

学环节

活动

时间

（分钟）

教师巡视，辅导

教师活动

4

- 2 -

课前知识储备

4 老师让学生到黑板上计算

讨论2：

已知万有引力常量G,分别计算中心天体的质量M。

（1）已知行星围绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和周期T。

（2）已知行星围绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和线速度v。

（3）已知行星围绕地球做匀速圆周运动的轨道半径r和角速度w。

巡视指导

三位学生在黑板上推导，其余学生在下面推导

探究讨论

教学活动

学生

活动

教教学内容

学环节

一、理论的威力：预测未知天体

新课授予

教教学内容

学环节

二、计算天体的质量

新课授予

活动

时间

（分钟）

设计意图

教师活动

一、万有引力在天文学方面的应用

2 1.预言彗星的回归

2.预言未知天体：海王星、冥王星

凝听

了解万有引力的应用

活动

时间

（分钟）

教学活动

学生

活动

讨论

总结：

展示已知条件，吩咐学生自主讨论探究得出计算天体质量的方法

基本思路

过程和结果

归纳基本方法

设计意图

教师活动

培养学生计算推理能力和知识迁移能力

2 培养学生汇报讨论结果

自信心，以及逻辑推理能力、表达能力

2 提问学生

- 3 -

投影：

基本思路：

月亮绕太阳做匀速圆周运动，由万有

引力提供向心力，据可列方程求出地

球的质量

思路和方法：

设地球质量为M，月球质量为m，

因为月球环绕地球做匀速圆周运动，

由万有引力提供向心力，F万＝F向

Mm2即G2m()2r

Tr

4r3所以M,

GT2球质量阅读，对照自

将r、T、G的数值代进去即可得地5 归纳：知道环绕天体离中心天体的距离r，周期T ，再利用F万＝F向

列式解方程。

提出问题：如果没有卫星的天体怎么计算，并吩咐学生课后查资料解决此问题

己的思路和方法，并进行改正

规范思路

教教学内容

学环节

三、计算天体的平均密度

新课授予

活动

时间

（分钟）

教学活动

学生

活动

阅读，对照自根据计算出中心天体的质量，如果知道中心天体的半径R，能否计算中心天体的平均密

己的思路和方法，并进行改正

设计意图

规范思路

教师活动

2 度信息？

根据密度等于质量除以体积，可求出平均密度信息

- 4 -

完成导学案上面的习题，如果还是不懂，可以学习小组同学讨课堂训练

论

4 巡视，回答学生的问题

提高知识运用水平，并提高思维能力

2 举手反馈，集体解决较多学生不明白的题目

凝听，改正错误

规范解法

小测

3 巡视

进行自我评价与反馈

检查学生的学习效果

结束

1 建议学生进行课后复习和练习

凝听

记录

给学生提供课后作业。

十、板书设计

1.预言彗星的回归

预言未知天体：海王星、冥王星

2.计算天体的质量

如果已知3.计算天体的平均密度

M3r3

VGT2R3

- 5 -

十一、学生评价表（课后填写，并记入学科学生成长记录档案）

评价项目

知

识

与

技

能

小测成绩

10

指标

权重

自评

他评

师评

平均分

- 6 -

1、通过自主思考和讨论与交流，认识计算过

程

和

方

法

天体质量的思路和方法。

2、充分体会科学理论对未知世界探索的作用。

3、会利用万有引力定律计算天体的质量。

4、会结合万有引力定律计算天体的平均密度。

情

感

态

度

与

价

值

观

教师

签名

3、能认识万有引力定律的重要意义

2、学生能够大胆地发表自己的意见和看法

1、能与同学们合作探究

5

5

5 5

5

5

5

4、了解科学定律对人类探索未知世界的作用。

5

总分（共50分）

小组同学

签名

等级

（分A、B、C、D四等）

- 7 -